DNA의 패키징 세포 내에서 DNA의 조절 압축을 정의하는 용어이다. 어떤 세포에서도 (실제로 바이러스조차도) DNA가없고 느슨하며 진정한 해결책이 아닙니다.
DNA는 매우 다양한 단백질과 항상 상호 작용하는 매우 긴 분자입니다. DNA가 운반하는 유전자의 발현을 처리, 상속 및 제어하기 위해 DNA는 특정 공간 조직을 채택합니다. 이것은 서로 다른 압축 수준에서 DNA 포장의 각 단계를 엄격하게 제어함으로써 세포에 의해 수행됩니다.
크로 마틴 : 이완 (왼쪽)에서 응축 (오른쪽)으로. commons.wikimedia.org에서 가져옴
바이러스는 핵산에 대해 다른 포장 전략을 가지고 있습니다. 가장 좋아하는 것 중 하나는 조밀 한 나선 형성 중 하나입니다. 바이러스는 그들을 덮고 보호하고 동원하는 바로 그 단백질에 포장 된 핵산이라고 말할 수 있습니다.
원핵 생물에서 DNA는 뉴 클레오이 드라고 불리는 구조에서 복잡한 루프의 형성을 결정하는 단백질과 관련이 있습니다. 반면에 진핵 세포에서 DNA 압축의 최대 수준은 유사 분열 또는 감수 분열 염색체입니다.
B-DNA가 포장되지 않은 유일한 사례는 그 목적을 추구하는 연구소입니다.
DNA 구조
DNA는 이중 나선을 형성하는 두 개의 역 평행 밴드로 구성됩니다. 그들 각각은 질소 염기에 연결된 당이 부착 된 포스 포디 에스테르 결합 골격을 가지고 있습니다.
분자 내부에서 한 밴드의 질소 염기는 상보적인 밴드와 수소 결합 (2 개 또는 3 개)을 형성합니다.
이와 같은 분자에서 중요한 결합 각도의 대부분은 자유 회전을 나타냅니다. 질소 기반 설탕, 당-인산기 및 포스 포디 에스테르 결합은 유연합니다.
이것은 유연한 막대로 보이는 DNA가 구부리고 비틀 수있는 능력을 보여줄 수있게합니다. 이러한 유연성 덕분에 DNA는 복잡한 국소 구조를 채택하고 단거리, 중거리 및 장거리에서 상호 작용 루프를 형성 할 수 있습니다.
이러한 유연성은 또한 인간의 각 2 배체 세포에서 2 미터의 DNA를 유지하는 방법을 설명합니다. 배우자 (반수체 세포)에서는 1 미터의 DNA가됩니다.
박테리아 핵체
그것이 깨지지 않는 규칙은 아니지만 박테리아 염색체는 단일 슈퍼 코일 이중 밴드 DNA 분자로 존재합니다.
이중 나선은 자체적으로 더 많이 꼬여서 (턴당 10bp 이상) 압축을 생성합니다. 효소 적으로 제어되는 조작 덕분에 국소 매듭도 생성됩니다.
또한 DNA에는 도메인이 큰 루프로 형성 될 수있는 서열이 있습니다. 우리는 과냉각과 정렬 된 루프로 인한 구조를 핵체라고 부릅니다.
이들은 압축 된 염색체에 구조적 안정성을 제공하는 일부 단백질 덕분에 동적 변화를 겪습니다. 박테리아와 고세균의 압축 정도는 매우 효율적이므로 핵 체당 하나 이상의 염색체가있을 수 있습니다.
핵체는 원핵 DNA를 약 1000 번 이상 압축합니다. 뉴 클레오 이드의 위상 구조는 염색체가 운반하는 유전자 조절의 기본 부분입니다. 즉, 구조와 기능이 동일한 단위를 구성합니다.
진핵 염색체의 압축 수준
진핵 핵의 DNA는 알몸이 아닙니다. 그것은 많은 단백질과 상호 작용하며 가장 중요한 것은 히스톤입니다. 히스톤은 비특이적 방식으로 DNA에 결합하는 작고 양전하를 띤 단백질입니다.
핵에서 우리가 관찰하는 것은 복잡한 DNA, 즉 염색질이라고 부르는 히스톤입니다. 일반적으로 발현되지 않는 고농축 염색질은 헤테로 크로 마틴입니다. 대조적으로, 가장 덜 압축 된 (느슨해 진) 또는 유 크로 마틴은 발현되는 유전자가있는 염색질입니다.
Chromatin에는 다양한 수준의 압축이 있습니다. 가장 기본적인 것은 뉴 클레오 솜의 것입니다. 솔레노이드 섬유와 간기 염색질 루프가 이어집니다. 염색체가 분할 될 때만 최대 압축 수준이 표시됩니다.
뉴 클레오 솜
뉴 클레오 솜은 염색질 조직의 기본 단위입니다. 각 뉴 클레오 솜은 일종의 드럼을 형성하는 8 량체의 히스톤으로 구성됩니다.
8 량체는 각 히스톤 H2A, H2B, H3 및 H4의 두 복사본으로 구성됩니다. 그들 주위에서 DNA는 약 1.7 배 이동합니다. 그다음에는 히스톤 H1과 관련된 20bp 링커라고하는 유리 DNA의 일부와 다른 뉴 클레오 솜이 이어집니다. 뉴 클레오 솜의 DNA 양과이를 다른 염기쌍에 결합하는 양은 약 166 개의 염기쌍입니다.
이 DNA 포장 단계는 분자를 약 7 배 압축합니다. 즉, 우리는 1 미터에서 14cm가 조금 넘는 DNA로 이동합니다.
이 패킹은 양의 히스톤이 DNA의 음전하를 상쇄하고 그에 따른 정전기 자기 반발을 없애기 때문에 가능합니다. 다른 이유는 DNA가 히스톤의 옥타 머를 뒤집을 수 있도록 구부러 질 수 있다는 것입니다.
30nm 섬유
많은 연속적인 뉴 클레오 솜에 의해 형성된 목걸이의 구슬 섬유는 더욱 조밀 한 구조로 감겨 있습니다.
실제로 어떤 구조를 채택하는지 확실하지 않지만 두께가 약 30nm에 이른다는 것은 알고 있습니다. 이것은 소위 30nm 섬유입니다. Histone H1은 형성과 안정성에 필수적입니다.
30nm 섬유는 헤테로 크로 마틴의 기본 구조 단위입니다. 느슨해 진 뉴 클레오 좀의 것, 유 크로 마틴의 것.
동점과 차례
그러나 30nm 섬유는 완전히 선형이 아닙니다. 반대로, 그것은 거의 알려지지 않은 단백질 매트릭스에서 구불 구불 한 방식으로 길이 약 300 nm의 루프를 형성합니다.
단백질 매트릭스의 이러한 루프는 직경 250nm의보다 컴팩트 한 염색질 섬유를 형성합니다. 마지막으로, 그들은 700nm 두께의 단일 나선으로 정렬되어 유사 분열 염색체의 자매 염색체 중 하나를 생성합니다.
궁극적으로 핵 염색질의 DNA는 분열하는 세포의 염색체에서 약 10,000 배 압축됩니다. 간기 핵에서 그것의 압축은 또한 "선형"DNA에 비해 약 1000 배이기 때문에 높다.
DNA의 감수 분열 압축
발달 생물학의 세계에서 gametogenesis는 epigenome을 재설정한다고합니다. 즉, 배우자를 낳은 사람의 생명이 생산하거나 경험 한 DNA 마크를 지운다.
이 태그에는 DNA 메틸화 및 히스톤의 공유 변형 (히스톤에 대한 코드)이 포함됩니다. 그러나 전체 후성 유전체가 재설정되는 것은 아닙니다. 흔적이 남아있는 것은 부계 또는 모계의 유전 적 각인에 대한 책임이 있습니다.
gametogenesis에 대한 암시 적 재설정은 정자에서 더 쉽게 볼 수 있습니다. 정자에서 DNA는 히스톤으로 가득 차 있지 않습니다. 따라서 생산 유기체의 변형과 관련된 정보는 일반적으로 유전되지 않습니다.
정자에서 DNA는 프로타민이라고 불리는 비특이적 DNA 결합 단백질과의 상호 작용 덕분에 포장됩니다. 이 단백질은 서로 이황화 결합을 형성하여 정전 기적으로 서로를 밀어 내지 않는 중첩 된 DNA 층을 형성하도록 돕습니다.
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